[發(fā)明專利]用于光學(xué)形狀感測和電信號傳導(dǎo)的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110234092.X
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113332561A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·索厄德斯;A·K·米森納
• 申請（專利權(quán)）人: 巴德阿克塞斯系統(tǒng)股份有限公司
• 主分類號: A61M25/00
• 分類號: A61M25/00;A61M25/01;A61M25/06;A61B34/20;A61B5/283;A61B5/33
• 代理公司: 北京市聯(lián)德律師事務(wù)所 11361
• 代理人: 黃大正;張來光

描述了一種充當(dāng)管心針的醫(yī)療設(shè)備。醫(yī)療設(shè)備可以包括封裝多芯光纖和導(dǎo)電介質(zhì)兩者的絕緣層(或護套)。光纖可以包括包層和在空間上被布置在包層內(nèi)的多根芯光纖。芯光纖中的每一者可以包括沿著所述對應(yīng)芯光纖的縱向長度分布的多個傳感器，并且這些傳感器中的每一者可以被配置為：(i)基于接收到的入射光反射具有不同光譜寬度的光信號，以及(ii)改變反射的光信號的特性以用于確定多芯光纖的物理狀態(tài)。導(dǎo)電介質(zhì)可以為在導(dǎo)電介質(zhì)的遠側(cè)部分處檢測到的電信號提供路徑。導(dǎo)電介質(zhì)可以與包層同心，但是可以與包層分離并對包層進行調(diào)整。

優(yōu)先權(quán)

本申請要求2020年3月3日提交的美國臨時申請?zhí)?2/984,552的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該臨時申請的全部內(nèi)容以引用的方式結(jié)合于本申請中。

背景技術(shù)

在過去，諸如導(dǎo)絲和導(dǎo)管之類的醫(yī)療設(shè)備的某些血管內(nèi)引導(dǎo)例如已經(jīng)使用熒光鏡檢查方法來跟蹤醫(yī)療設(shè)備的尖端并確定尖端是否適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉谄淠繕?biāo)解剖結(jié)構(gòu)中。然而，此類熒光鏡檢查方法使患者及其主治醫(yī)生暴露于有害的X射線輻射。此外，在一些情況下，患者暴露于熒光鏡檢查方法所需的潛在有害的造影劑中。

最近，已經(jīng)使用了涉及多模態(tài)管心針的電磁跟蹤系統(tǒng)。通常，電磁跟蹤系統(tǒng)的特征在于三個部件：場發(fā)生器、傳感器單元和控制單元。場發(fā)生器使用幾個線圈來產(chǎn)生位置變化的磁場，所述磁場用于建立坐標(biāo)空間。例如諸如在管心針的遠端(尖端)附近附接到管心針的傳感器單元包括小的線圈，在所述線圈中經(jīng)由磁場感應(yīng)出電流。基于每個線圈的電屬性，可以確定醫(yī)療設(shè)備在坐標(biāo)空間內(nèi)的位置和取向。控制單元控制場發(fā)生器并從傳感器單元捕獲數(shù)據(jù)。

盡管電磁跟蹤系統(tǒng)在跟蹤管心針尖端時避免視線依賴，同時消除輻射暴露和與熒光鏡檢查方法相關(guān)聯(lián)的潛在有害的造影劑，但是電磁跟蹤系統(tǒng)容易受到干擾。更具體地，由于電磁跟蹤系統(tǒng)取決于由場發(fā)生器產(chǎn)生的磁場的測量，因此這些系統(tǒng)受到電磁場干擾，這可能是由于存在許多不同類型的消費電子產(chǎn)品(諸如蜂窩電話)而引起的。另外，電磁跟蹤系統(tǒng)容易掉信號，取決于外部傳感器，并且被限定有限的深度范圍。

本文公開了一種光纖形狀感測系統(tǒng)及其方法，其沒有與如上所述的電磁跟蹤系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的缺點并且能夠以其當(dāng)前形式提供對尖端放置的確認或作為電信號傳遞/解譯的信息。

發(fā)明內(nèi)容

簡要地概述，本文公開的實施例涉及一種多模態(tài)管心針，其特征在于多芯光纖和導(dǎo)電介質(zhì)，它們共同操作以跟蹤導(dǎo)管或其他醫(yī)療設(shè)備在患者體內(nèi)的放置。管心針在充當(dāng)醫(yī)療設(shè)備時被配置為返回信息以用于識別以下各者的其物理狀態(tài)(例如，形狀長度、形狀、形式和/或取向)：(i)管心針的一部分(例如，管心針的尖端、區(qū)段等)或包括管心針的至少一部分的導(dǎo)管的一部分(例如，導(dǎo)管的尖端、區(qū)段等)，或(ii)患者體內(nèi)的管心針或?qū)Ч艿恼w或相當(dāng)大一部分(以下被描述為“管心針的物理狀態(tài)”或“導(dǎo)管的物理狀態(tài)”)。根據(jù)本公開的一個實施例，可以從不同光譜寬度的反射的光信號獲得返回的信息，其中每個反射的光信號對應(yīng)于沿著多芯光纖(下文稱為“芯光纖”)的芯傳播的寬帶入射光的一部分，所述光通過位于芯光纖上的特定傳感器在芯光纖上反射回來。返回的信息的一個說明性示例可以涉及從傳感器返回的反射的光信號的信號特性的變化，其中波長移位與芯光纖上的(機械)應(yīng)變相關(guān)。

在一些實施例中，管心針包括多芯光纖，其中每根芯光纖利用多個傳感器，并且每個傳感器被配置為反射入射光的不同光譜范圍(例如，不同的光頻率范圍)。基于施加在每根芯光纖上的應(yīng)變的類型和程度，與所述芯光纖相關(guān)聯(lián)的傳感器可以改變(移位)反射光的波長，以在管心針的被傳感器占用的那些位置處傳達所述芯光纖上的應(yīng)變的類型和程度。傳感器在空間上被分布在芯光纖的介于管心針的近端與遠端之間的各個位置處，使得可以基于對波長移位的分析來進行管心針的形狀感測。在本文中，形狀感測功能性與同時通過被包括作為管心針的部分的導(dǎo)電介質(zhì)將電信號傳遞通過同一構(gòu)件(管心針)的能力配對。